Fraunhofer FIT auf der MEDICA & COMPAMED: Von Elektrobenetzung bis Telemedizin

In der Pharmazie ist es wichtig zu verstehen, wie ein medizinischer Wirkstoff mit körpereigenen Stoffen reagiert. Doch bisher sind nur Messungen nach Ablauf der Reaktion möglich – wie die Interaktion im Einzelnen genau vonstattengeht, ist unklar. Fraunhofer FIT hat jetzt ein System entwickelt, mit dem sich chemische Reaktionen von Anfang bis Ende auf Einzelmolekülniveau beobachten lassen.

Es basiert auf dem Prinzip der Elektrobenetzung (Electrowetting-on-Dielectric« oder kurz »EWOD«). Unser EWOD-BioPro System erlaubt den Transport und die Manipulation von kleinsten Flüssigkeitsvolumina (ca. 150 nl) mit sehr hoher Präzision. Die Reaktionsprozesse werden dabei mit einem konfokalen Mikroskop beobachtet, das hochauflösende Messungen erlaubt.

»Der Clou ist, dass es uns jetzt erstmals gelungen ist, dabei die Abläufe bei der Interaktion der beiden Tröpfchen auf Einzelmolekülniveau zu beobachten – und somit die gesamte Prozesskette zu erfassen«, sagt Lorenz Sparrenberg, der am Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT das Forschungsprojekt leitet.

Durch die Kombination aus Elektrobenetzung und konfokaler Mikroskopie können die Interaktionen unter natürlichen Bedingungen untersucht werden, wie sie etwa auch im Körper stattfinden. Dies ist beispielsweise in der Pharmakologie wichtig, um möglichst genau zu wissen, wie Arzneiwirkstoffe wirken und was in welcher Zeit passiert. Mit EWOD und konfokaler Mikroskopie lassen sich etwa auch die Interaktion zwischen komplementären DNA-Strängen, Antikörper und Antigen oder Wechselwirkungen zwischen Enzym und Substrat untersuchen.

Herkömmliche Laboruntersuchungen liefern nicht nur weniger Informationen. Sie benötigen auch wesentlich größere Probenmengen und dauern länger, ein enzymatisches Assay beispielsweise rund 15 – 20 Minuten. Das EWOD-BioPro System liefert hingegen bereits in einer halben Minute ein Ergebnis. Das System ist außerdem prädestiniert für den Einsatz im Bereich der sogenannten Point-of-Care-Diagnostik, also für diagnostische Untersuchungen, die nicht in einem Zentrallabor, sondern vor Ort am Klinikbett oder in der Arztpraxis durchgeführt werden.

Das EWOD-System wird auf der COMPAMED, Halle 8a, Stand P13, gezeigt.

>>teliFIT – Intelligente Plattform für Telemedizin und Telecoaching

Die teliFIT-Plattform ist modular konzipiert und lässt sich in Design, Inhalt und Funktionen sehr einfach an spezifische Anforderungen und Szenarien anpassen. Die Plattform ist für mehrere Nutzergruppen ausgelegt und die Berechtigungen können für die verschiedenen Gruppen spezifiziert werden. Es gibt bereits eine Vielzahl von Funktionen, die je nach Bedarf an- und ausgeschaltet oder erweitert werden können. Die Funktionalitäten kommen aus den Kategorien Kommunikation, Monitoring, Analyse, Smart Data Services sowie Safety and Security.

Mithilfe von Smart Devices können Messwerte automatisch an die Plattform übermittelt werden. Die erfassten Daten werden für den Benutzer visuell ansprechend aufbereitet und ausgewertet. So wird zum Beispiel das Ernährungstagebuch anhand der aufgenommen kcal automatisch ausgewertet und in Verhältnis zu dem individuell berechneten Grundbedarf für den Nutzer gestellt. Messwerte werden im Hinblick auf vereinbarte Ziele ausgewertet.

Bei der Entwicklung wurde insbesondere viel Wert auf Datensicherheit gelegt. Personenbezogene Daten werden verschlüsselt und in einer separaten Datenbank gespeichert. Das Hosting erfolgt in Deutschland. Es existiert eine stabile Code-Basis, die eine hohe Qualität der Software und Architektur beinhaltet. Die Plattform ist gut skalierbar, da auf den Einsatz von Technologien geachtet wurde, die auf dem neusten Stand der Technik basieren. Die Sicherheit der Plattform wird durch externe Penetrationstests regelmäßig überprüft.

Die teliFIT-Plattform wird auf der MEDICA in Düsseldorf vom 12.-15. November 2018 präsentiert (Fraunhofer-Gemeinschaftsstand, Halle 10, G05).